采用改进差分进化算法的四杆机构轨迹优化

为了降低轨迹生成四杆机构所产生的横向和纵向误差,提高四杆机构的运动精度。采用了改进差分进化误差函数法对平面四杆机构轨迹进行优化,实现横向和纵向误差值最小化。建立平面四杆机构直角坐标系,分析连杆运动的相关设计参数,构造优化目标函数,采用改进差分进化误差函数对四杆机构多目标变量进行优化。结合具体实例,采用MATLAB软件对优化的四杆机构参数进行仿真,并且与欧几里得距离误差函数方法进行对比。仿真结果显示:欧几里得距离误差函数方法所产生的横向和纵向误差最大值分别为1.6×10~(-3)m和2.4×10~(-3)m,而采用改进差分进化误差函数法所产生的横向和纵向误差最大值分别为1.0×10~(-3)m和1.4×10~(-3)m,横向和纵向误差分别减少了37.5%和41.7%。采用改进差分进化误差函数法优化平面四杆机构,可以提高四杆机构运动精度。     

基于模糊优化的可调平面五杆机构多任务轨迹综合

针对可调平面五杆机构多任务轨迹综合问题,提出一种基于模糊集理论的机构轨迹优化综合方法.以机构实际实现轨迹与给定轨迹任务的位置误差最小为目标函数,建立可调平面五杆机构多任务轨迹优化综合模型,并采用模糊优化方法进行优化.在确定机构变量的约束条件时考虑了各设计变量、约束条件的模糊性,因此综合结果更加客观合理,并给出数字实例.     

基于布谷鸟算法的上料机械手轨迹优化

降低机械手轨迹误差对生产有重要的意义。通过相关参数和几何关系建立误差最小的目标函数,结合惩罚函数构造出适应度函数,利用布谷鸟算法进行迭代寻优,采用MATLAB对优化后的机械手四杆机构进行仿真,接着与粒子群优化算法进行比较,分析可得:采用粒子群算法优化所产生Y轴方向最大误差为-12 mm,而使用布谷鸟算法所产生的Y轴方向最大误差为-2. 4mm,误差较前者降低75. 3%。因此,布谷鸟算法对于该四杆机构的设计更为精确。     

混合输入五杆机构的实际轨迹研究

混合输入五杆机构在实际运转时,恒速电机的速度会出现波动,给末端输出的轨迹造成误差。为了可以精准地生成其轨迹,提出了一种实际轨迹综合方法将混合输入五杆机构的动力学考虑在内。通过五次样条函数插值法使得伺服电机的理想运动轨迹二阶连续,给出了考虑机构动力学的混合输入机构动力学模型,描述了动力学模型的求解方法,以伺服电机的输入为设计变量,来改善末端执行器的轨迹误差。实例仿真证实提出的方法可以使得生成的轨迹更为精准。     

平面轨迹机构运动误差的统计矩分析

轨迹型机构的运动综合误差具有强非线性,采用泰勒级数线性化处理难以高精度求解其均值与方差。为此,提出采用变量降维算法对轨迹机构的运动综合误差进行概率建模。以平面四杆轨迹机构为例,考虑机构构件尺寸的随机性,基于运动学分析提出机构的运动综合误差模型,采用双变量降维方法将机构运动误差函数近似为系列双变量函数与单变量函数之和,并应用GaussHermite积分公式对误差函数进行矩估计,由此导出机构运动综合误差的均值和方差。该方法处理实现了计算效率与精度的综合平衡。最后给出数值算例对所提方法的有效性进行验证。     

基于优化理论的机构综合方法研究

提出了将优化设计的思想应用于机构综合中，并据此开发出了相应的软件。现主要以平面四杆机构的9位置轨迹生成问题为例，介绍了机构综合的优化方法的实现：以杆长等9个参数为设计变量，以相应的方程组中9个方程的左式平方和最小为目标函数，以杆长能构成四杆机构等为约束函数，采用惩罚函数法进行编程求解。最后给出了一个应用实例，表明了方法的有效性。     

球面四杆函数生成机构优化设计

为了提升连杆机构设计质量和机构运动性能,对球面四杆函数生成机构展开运动学分析,在考虑不确定因素影响下运用一次二阶矩法建立球面四杆函数生成机构运动精度可靠性模型,同时建立了以连杆机构函数输出运动误差的最大值、函数输出运动精度失效概率和函数输出误差均值与标准差平均值之和为目标函数的3种优化模型,并通过实例数值仿真对3种优化模型进行对比分析.     

实现连续轨迹的曲柄滑块机构的尺度优化

实现连续轨迹的曲柄滑块机构,存在着6个变量。本文以滑块导路的倾角误差为目标函数,建立优化模型,以改进的遗传算法为优化方法,优化出能实现连续轨迹的曲柄滑块机构各变量的值。以VC为平台,设计出一套曲柄滑块轨迹仿真的方案,为验证优化结果起到了重要的作用,并为今后其它机构的轨迹仿真提供了条件。     

八连杆冲压机构工作参数矢量优化方法

针对八连杆冲压机构的工作姿态变换,压力机构伸缩量之间的关系无法量化的问题,基于ADAMS优化八连杆冲压机构.分别分析八连杆冲压机构工作的工作原理以及工作情况,明确构件中的设计变量,并通过点位移函数表达式组建目标函数;在此基础上,以最小压力角为设计目标,构建八连杆参数优化设计数学模型,结合机械系统仿真软件AD-AMS对该数学模型进行运动仿真以及参数优化计算,得到具有较高运行效率的八连杆冲压机构仿真结果.仿真结果表明,八连杆冲压机构云顶轨迹位移方程有效性得到保证,构件部分设定的矢量模型具有有效性以及实用性.     

基于变速原动件的四杆机构轨迹和速度双目标优化综合

提出了一种基于变速原动件的轨迹-速度双目标设计要求下优化综合连杆连续轨迹生成机构的方法。首先在设定曲柄匀速转动前提下,以位置误差最小为目标函数,优化计算出符合轨迹设计要求的平面连杆机构尺寸,然后以原动件的角速度作为变量,以机构执行末端速度值误差最小为目标函数,优化计算出原动件的运动规律。     

契贝谢夫四连杆机构的优化设计与应用

优化了契贝谢夫平面四杆机构。首先,利用解析法,建立了契贝谢夫平面四杆机构的数学模型,通过对机构理想的运动曲线的分析,确定了约束方程和目标函数。其次,使用Adams软件中参数化设计与分析方法优化了杆件的长度,得到了较好的运动轨迹。最后,将此机构应用到一自由度轮腿式行走机器人的设计,其仿真实验表明,此机器人在行走的过程具有较好的稳定性。该机构能够为研究低功耗、低成本、易控制的腿式行走机器人提供设计依据,方法实用可行。     

机构优化设计综述与研究

简要介绍了优化设计的一些基本概念和常用方法。在优化设计理论知识的的基础上,对平面四杆机构和蜗杆传动机构做了具体的优化设计研究。应用现代优化设计理论技术建立机构优化设计的数学模型后,结合MATLAB软件,论证了MATLAB在机构优化设计中的应用。并且对优化后的优化平面四杆机构作了动态仿真。结果表明,优化后的机构具有确定的几何尺寸,能够满足运动学要求,并能实现给定的运动规律。     

平面四杆机构综合数值比较法的研究

提出了平面四杆机构综合（包括函数综合、轨迹综合和导引综合等三类基本问题）的数值比较法。在研究了四杆机构的连杆转角曲线和主从动连架杆转角曲线的基本特征后,根据当今计算机的强大的计算、存储、比较、检索与图形能力,对四杆机构综合的三类基本问题提出了相应的转化方法,均可以求出一系列基本满足给定要求的解,而后再根据每类问题提出的约束条件进行优化,得到满意解。利用该软件开发的软件可实现连杆机构综合的自动化与可视化。     

Investigation of balancing problem for a planar mechanism using genetic algorithm

In this study, optimal balancing of a planar articulated mechanism is investigated to minimize the shaking force and moment fluctuations. Balancing of a four-bar mechanism is formulated as an optimization problem. On the other hand, an objective function based on the sub-components of shaking force and moment is constituted, and design variables consisting of kinematic and dynamic parameters are defined. Genetic algorithm is used to solve the optimization problem under the appropriate constraints. By using commercial simulation software, optimized values of design variables are also tested to evaluate the effectiveness of the proposed optimization process. This work provides a practical method for reducing the shaking force and moment fluctuations. The results show that both the structure of objective function and particularly the selection of weighting factors have a crucial role to obtain the optimum values of design parameters. By adjusting the value of weighting factor according to the relative sensitivity of the related term, there is a certain decrease at the shaking force and moment fluctuations. Moreover, these arrangements also decrease the initiative of mechanism designer on choosing the values of weighting factors.     

Optimal synthesis of four-bar steering mechanism using AIS and genetic algorithms

Synthesis of four-bar Ackermann steering mechanism was considered as an optimization problem for generating the best function between input and output links. The steering mechanism was designed through two heuristic optimization methods, namely, artificial immune system (AIS) algorithm and genetic algorithm (GA). The optimization was implemented using the two methods, length was selected as optimization parameter in the first method, whereas precision point distribution was considered in the second method. Two of the links in the first method had the same length to achieve a symmetric mechanism; one of these lengths was considered as optimization parameter. Five precision points were considered in the precision point distribution method, one of which was in the straight line condition, whereas the others were symmetric. The obtained results showed that the AIS algorithm can generate the closest function to the desired function in the first method. By contrast, GA can generate the closest function to the desired function with the least error in the second method.     

一自由度腿式行走机构的研究与设计

设计了一种一自由度腿式行走机构,机构由平面四杆机构和放大机构组成。首先基于契贝谢夫平面四杆机构特点,利用解析法,建立相应数学模型,得出运动学方程。其次利用Adams对行走轨迹进行仿真分析,讨论了连杆长度对运动轨迹的影响,并进行了运动学仿真研究。最后,通过系统仿真和搭建原型,验证了方案的正确性及机构设计的合理性。该机构的设计为开发新型的低功耗、低成本、易控制的腿式机器人提供设计了依据,实用可行。     

混合驱动4R1P机构实现动臂-斗杆机构轨迹

对实现动臂—斗杆机构输出轨迹的混合驱动4R1P机构进行分析与优化设计。以预定轨迹和实现轨迹误差平方根为目标函数,通过逆运动学求解,设定约束条件,优化综合出一组4R1P机构结构尺寸以及滑块的输入规律。最后,以优化所得的结构尺寸及滑块运动规律来建立机构实体模型并进行运动仿真。仿真表明:机构构件之间的运动不存在运动干涉,没有出现驱动奇异,该优化结果具有有效性,混合驱动4R1P机构可以实现动臂-斗杆机构输出轨迹。     

四杆直线导向机构综合新方法的研究

提出了四杆直线导向机构综合的数值比较法,运用鲍尔点附近的连杆曲线以３阶精度逼近给定的直线,建立起了连杆曲线中具有直线段的四杆机构数据库。将给定的直线段条件与数据库中的参数进行比较,即可得到一系列满意的四杆直线导向机构。该数值比较法解决了四杆直线导向机构综合的难题。应用该方法编制了一套四杆直线导向机构综合的设计软件,对单、双直线导向机构进行了综合与仿真,实现了导路上无摩擦、磨损的四杆直线导向机构综合的自动化与可视化,大大缩短了设计周期。     

基于人工鱼群和粒子群优化混合算法的侧铣刀轴轨迹规划

针对圆锥刀侧铣加工非可展直纹面的刀轴轨迹规划问题,采用两点偏置法确定初始刀轴矢量,为评价单个刀位,提出了单刀位下的误差度量函数,即刀轴上各点到非可展直纹面的距离与对应各点到圆锥面的距离差值的平方和最小。为解决每个刀位下的位姿寻优问题,提出了基于人工鱼群（AFS）和粒子群优化（PSO）混合算法的优化方案。仿真结果表明,所提方法在单刀位下的优化过程简单,结果精度高,优化后位姿集合形成的刀具包络误差小。     

基于试验与仿真联合分析的喷涂机器人轨迹精度可靠性研究

采用链驱动的喷涂机器人易于实现本体的轻量化、末端高灵活度与正压防爆系统设计,从而满足家具、钢结构等一般涂装行业对喷涂机器人工作空间与腕部灵活度的要求,深入分析链驱动机器人的运动可靠性对喷涂质量和效率的提高具有重要意义。针对链驱动喷涂机器人的运动可靠性问题,采用一种基于试验与仿真联合分析的机器人末端轨迹精度可靠性分析方法。以旋量法为基础建立了喷涂机器人本体和喷枪的运动学模型,从工业机器人的操作臂性能和运动规律的角度出发,研究了喷涂机器人运动精度的影响因素。分析了链驱动喷涂机器人的优缺点和末端轨迹精度的影响状况,并结合机器人本体的运动学参数,建立了基于随机变量的喷涂机器人运动误差模型。通过试验结果的分析来确定影响喷涂机器人运动误差的随机变量的分布特征,从而对机器人末端轨迹精度的运动可靠性进行更加精确的仿真分析。最后,通过喷涂机器人工作平台对末端轨迹精度的运动误差进行试验验证并与传统的仿真分析方法进行对比,结果显示该分析方法更准确。研究成果为进一步分析喷涂机器人的机构优化、轨迹规划和漆膜质量提供试验基础和理论依据。